水稻胚乳淀粉合成相关蛋白的翻译后修饰研究进展 植物学报    2025, 60 (2): 256-270.   DOI: 10.11983/CBB24067

表7 水稻种子淀粉合成蛋白赖氨酸泛素化

正文中引用本图/表的段落

蛋白质泛素化参与调控高温及干旱胁迫下的水稻发育(郭慧妍等, 2024), 在水稻代谢调节、蛋白质合成与降解等方面发挥关键作用。在高温条件下, Ying等(2023b)利用蛋白质无标记定量技术在2个水稻品种(9311和GLA4)的胚乳中鉴定出246个Kub蛋白以及488个Kub位点。其中与淀粉合成相关的关键酶包括AGPL2、AGPL3、AGPS1、AGPS2、GBSSI、BEI、BEIIb、PUL和Pho1 (表7)。在AGPL2、AGPL3、AGPS1及AGPS2中鉴定出22个Kub位点。高温胁迫下AGPL2多个Kub位点的修饰水平发生变化。在2个水稻品种中AGPL2-K254位点的修饰水平均显著上调, 表明该位点可能在高温下AGPase调控中起关键作用。从GBSSI中鉴定出16个Kub位点, 高温胁迫下2个水稻品种的6个位点(K130、K177、K399、K381、K385和K549)泛素化水平上调, 而9311的1个位点(K258)泛素化水平下调。研究表明, 高温胁迫下水稻直链淀粉含量降低(Pan et al., 2023), 推测可能与GBSSI蛋白泛素化水平显著升高导致其发生降解有关。在BEI中发现3个Kub位点(K103、K108和K122), 高温下9311中K108和K122的泛素化水平显著上调。在BEIIb中仅发现1个Kub位点(K134), 高温下2个水稻品种的泛素化水平均略微升高。推测这些变化可能是高温下胚乳淀粉糊化温度和相对结晶度升高的原因之一。在PUL中发现5个Kub位点(K230、K330、K432、K736和K884), 根据高温胁迫下泛素化水平调控模式与蛋白质丰度调控一致, 推测泛素化修饰位点与蛋白质降解有关, 还可能通过改变酶活性以及蛋白互作来调节支链淀粉的生物合成。在Pho1中发现3个Kub位点(K277、K445和K941), 高温环境下Pho1- K277和Pho1-K445两个位点分别仅在9311和GLA4中被检测到发生泛素化。Pang等(2021)研究表明, 高温胁迫下水稻(特别是GLA4)中Pho1的蛋白丰度降低。因此, 这些仅发生在高温环境中的Kub可能与Pho1蛋白的降解有关。以上研究表明, 在逆境下泛素化修饰对水稻淀粉合成具有重要调控作用。

本文的其它图/表

• 图1 水稻胚乳淀粉生物合成相关酶的功能
  G1P: 葡萄糖-1-磷酸; ADPG: 腺苷二磷酸葡萄糖; AGPase: ADP-葡萄糖焦磷酸化酶; GBSSI: 颗粒结合淀粉合酶I; SSs: 可溶性淀粉合酶; BEs: 淀粉分支酶; DBEs: 淀粉去分支酶; ISA: 异淀粉酶; PUL: 普鲁兰酶
  
• 表1 水稻蛋白质翻译后修饰(PTMs)相关蛋白及位点数量
  
• 图2 从水稻种子中鉴定到的6种常见蛋白质翻译后修饰(PTMs)
  (A) 磷酸化修饰; (B) 琥珀酰化修饰; (C) 丙二酰化修饰; (D) 乙酰化修饰; (E) 2-羟基异丁酰化修饰; (F) 泛素化修饰
  
• 表2 蛋白质磷酸化类型及位点
  
• 表3 基于磷酸化蛋白质组学鉴定到的水稻胚乳淀粉合成相关蛋白磷酸化位点
  
• 表4 水稻种子淀粉合成蛋白赖氨酸乙酰化修饰
  
• 表5 水稻种子淀粉合成蛋白赖氨酸琥珀酰化修饰
  
• 表6 水稻种子淀粉合成蛋白赖氨酸2-羟基异丁酰化(Khib)和丙二酰化(Kmal) (Meng et al., 2017; Mujahid et al., 2018)
  
• 图3 水稻种子中淀粉合成相关酶(SSREs)的蛋白质翻译后修饰(PTMs)
  堆积条形图上的数字表示每个蛋白所识别的PTMs修饰位点数量。